ARM、X86、MIPS、ALPHA,国产CPU的不同选择

国产CPU经过这么多年的发展,已经逐渐形成了以海思、龙芯、兆芯集成、申威、飞腾和海光,各自为首的阵营。

上述六家企业,不仅仅在市场份额的占比上面存在很大的差异,在技术路线选择方面,更是五花八门。

CPU的技术路线,很大程度上面取决于两个方面,即指令集选择以及授权模式的选择。

不同的指令集架构,在移动端、PC端、服务器领域的表现各不相同。

例如ARM架构基本统治移动芯片领域,而X86依然是PC和服务器领域的王者。

而不同的授权模式,意味着CPU的技术开发难度。

因为每家厂商的目标市场差异,技术储备程度不同,往往都是根据自己的实际情况选择了对应的技术路线。

指令集架构之争

首先我们来看一看国内CPU厂商在指令集架构上面,各自的选择。

目前国内的6大厂商,一共选择了4种指令集机构。

  • 龙芯隶属于MIPS阵营;
  • 华为海思、飞腾隶属于ARM阵营;
  • 申威采用的是ALPHA指令集;
  • 兆芯集成和海光则选择了X86指令集。

如上面所述,每家CPU厂商选择不同的指令集架构,很多都是出于自己业务上的考虑。

例如,华为海思选择ARM指令集,无疑是为了发力移动芯片领域。

在当时的时代背景下面,ARM处理器架构具有相对简单,容易上手的优点,并且ARM的商业模式,可以很快的让第三方拿到自研CPU的船票。

事实证明,华为海思的选择是对,经过数十年的时间,华为在CPU设计上面,就完成了追赶、同步,甚至超越的目标。

而龙芯选择MIPS指令集,很大部分是因为技术发展成熟度的问题。

龙芯开始自研CPU时间较早,当时的ARM架构还处于非常弱小的阶段,MIPS相比ARM,不管是指令集本身,还是整个产业链都要具有很大的优势,龙芯选择MIPS,在当时的时间点来讲,没有任何的问题。

只不过伴随着智能手机的快速发展,ARM架构的发展速度,超出预期。

授权模式

想要进入CPU开发领域,摆在面前的只有两条路,购买已经成熟指令集的授权,完全自研。

现在国内的6家厂商,虽然说大家选择了不同的指令集,但是都是选择指令集授权的模式,并没有哪一家完全重头做起呢?

因为真的太难了。特别时至今日,想要完全重新开发指令集,形成自己全新的CPU架构,已经不太可能。

对于购买已经成熟的指令集,目前业内主要分为两种模式:IP核授权、架构授权。

IP核授权,即授权厂商将已经完成的CPU架构设计,作为IP核,卖给客户,优点是技术门槛低,授权厂家可以帮助搞定大部分技术问题,整个处理器生态可以完全依赖,上手时间短。

缺点也非常清楚,基本上可以认为买了一个IP核,自主可控程度非常低,技术积累差。

架构授权,买方可以在指令集基础上面,自行开发,卖方没有权利干涉。优点是支柱可控性较高,可以完成技术经验的积累,并且最终做出的CPU可以体现出差异性。

缺点是,对技术的门槛很高,在生态端,也需要根据自行设计的CPU,做出相应的适配。

现在国内的这六大公司,基本上都选择了架构授权,比如说华为海思就获得ARM V8指令集的永久授权,这样即使有技术封锁,海思依然可以在V8指令集的基础上面,完成CPU的设计,但是如果后续ARM再发布新一代的指令集架构,华为就不可以使用了。

结语

从技术的角度上面来看,每种指令集并没有好坏之分,现在大家可以看到的指令集,都是经过了时间的考验,才得以留存下来,都有很强的竞争能力。

但是我们必须要承认的是,经过市场、时间的洗礼,很多指令集变得越来越强,有的指令集确实变得越来越弱。

对国产CPU厂商来讲,如何在现有的指令集基础上面,进一步推出更好的CPU,是需要好好考虑的问题了。

作者:久芯网、转自:https://zhuanlan.zhihu.com/p/665787588